初中物理中考复习单元复习课件PPT总复习：第11章简单机械课件（新人教版）（63张）

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第一部分 教材知识梳理 第十一章 简单机械 常考类型剖析 类型一 杠杆的分类 【 命题解读 】 分析贵州近 3 年中考真题，杠杆类型的判断考查 4 次，常以生活中的一些工具为背景（如：船桨、筷子、钓鱼竿、撬棒等）在选择题和填空题中考查，多结合其他的力学知识一起进行考查 . 例 1 （’ 14 铁岭 ）同学们的文具盒里，有许多学习用品的使用属于杠杆原理的应用 . 例如：打开文具盒，将盒盖上翻过程中，文具盒的盒盖相当于 _____ 杠杆 ; 用墨色水笔答题时，笔相当于 _____ （均选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆 . 省力 费力 【 解析 】 打开文具盒，将盒盖上翻过程中，杠杆的支点在边缘上，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；用水笔答题时，支点在笔尾端，这时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆 . 变式题1 （ ’ 12南宁 ）如图是一个指甲剪的示意图，它是由三个杠杆， ABC 、 OBD 和 OED 组成.用它剪指甲时，属于省力杠杆的是（ ） A. ABC B. OBD C. OED D. 三个都是 A 【 解析 】 指甲剪是由三个杠杆组成的，其中 ABC 是一个省力杠杆，而 OBD 、 OED 是两个费力杠杆 . 类型二 杠杆平衡条件的应用 【 命题解读 】 分析贵州近 3 年中考真题，杠杆平衡条件的应用考查 2 次，常以生活中的一些工具为背景（如：船桨、筷子、钓鱼竿、撬棒等），并结合杠杆的分类一起考查，多在填空题中出现 . 例 2 （ ’ 13 本溪 ）大家在吃自助餐时，用食品夹夹取自己喜欢的美食（如图所示），若要使拿餐盘的手用力小一些，夹取的食物应放在盘中离手较 ___ （选填“远”或“近”）的地方，食品夹属于 _____ （选填“省力”或“费力”）杠杆 . 近 费力 【 解析 】 由杠杆的平衡条件可知，在阻力和动力臂不变的情况下，阻力臂越小，越省力 . 所以若要使拿餐盘的手用力小一些，夹取的实物应放在盘中离手较近的地方 . 食品夹的支点在其尾端，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆 . 变式题 2 钓鱼时，钓鱼竿可看成一根杠杆，它是一个 _____ 杠杆，要使钓起鱼时省力一些，则钓鱼者两只手之间的距离应 _____ 一些（选填“增大”或“减小”） . 费力 增大 【 解析 】 在使用钓鱼竿时，当支点是 A 时，钓鱼者向上用力提拉钓鱼竿，所以动力的作用点是 B 点，阻力的作用点是 C 点，使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，要使钓起鱼时所用的力小一些，由杠杆平衡条件： F 1 × L 1 = F 2 × L 2 ，要使动力减小，在阻力和阻力臂不变的条件下，增大动力臂，即应使钓鱼者两只手之间的距离增大一些 . 类型三 杠杆力臂作图 【 命题解读 】 分析贵州近 3 年中考真题，杠杆力臂作图考查 6 次，其中 1 次涉及最小力及力臂的画法，其他的基本上都是根据力作力臂 . 例 3 （ ’ 14 河南 ）如图所示，用瓶起开启瓶盖 , 请画出在 A 点所用最小力的示意图 . 如答图所示 【 作图步骤 】 首先找出杠杆的支点，如本题中杠杆的支点为起瓶器与瓶盖表面的接触点；然后确定最长动力臂，本题中连接支点与作用点 A ，即为最长动力臂；然后过动力作用点作动力臂的垂线，并标明垂直符号，即最小动力方向；最后用带箭头的线段表示力的大小及方向，并标出最小动力 F . 1. 杠杆力臂作图的步骤 （ 1 ）找点：找出杠杆的支点； （ 2 ）画线：画出动力作用线和阻力作用线，必要时用虚线将力的作用线正向延长或反向延长； （ 3 ）作垂线段：从支点向力的作用线作垂线，画出垂足； （ 4 ）确定力臂：支点到垂足之间的垂线段就是该力的力臂； （ 5 ）标示：用大括号勾出力臂，在旁边标上字母 L 1 或 L 2 . 2. 杠杆最省力的作图方法 （ 1 ）动力作用点要选在杆的最远端（指距支点最远处）； （ 2 ）连接动力作用点与支点（用虚线）即为最长动力臂，此时动力最小； （ 3 ）根据动力与阻力使杠杆的旋转方向相反来确定动力的方向； （ 4 ）以动力作用点为垂足，沿动力方向作动力作用点与支点连线的垂线 . 变式题 3 （ ’ 14 苏州 ）图中，杠杆 OBA 在图示位置静止，请画出作用在 A 点的最小力 F 及其力臂 L . 如答图所示 【 审题关键点 】 作出作用于 A 点使杠杆静止的“最小力 F 及其力臂 L ”. 【 作图步骤 】① 根据杠杆平衡条 F 1 L 1 = F 2 L 2 可知，在阻力和阻力臂一定的条件下，动力臂越大，越省力 . ② 在通常情况下，连接杠杆支点和动力作用点这两点所得到的线段最长，故用大括 号连接支点 O 和杠杆顶端 A 之间的距离，即为最长的动力臂 L . ③ 根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡，动力方向垂直于杠杆向上，故过动力作用点 A 作垂直于杠杆向上的线段，并用向上的箭头表示其方向，即为最小动力 F . 类型四 滑轮与滑轮组 【 命题解读 】 分析贵州近 3 年中考真题，滑轮考查 4 次 . 在选择题中考查时，主要结合杠杆和其他的力学知识一起考查；在计算题中考查时，主要结合功、功率和机械效率一起考查滑轮组绳子的绕线、拉力大小、速度和物重的计算、滑轮组绳子自由端移动的距离和重物上升高度的关系 . 例 4 （’ 14 柳州改编 ）使用如图所示的滑轮 ____ （选填“能”或“不能”）省力 . 使用该滑轮匀速提升货物时，使货物上升 h 的高度，则拉力 F 需要移动的距离是 _____. 能 2 h 【 解析 】 动滑轮实质是动力臂为阻力臂 2 倍的省力杠杆，则使用动滑轮能省一半的力，但要移动 2 倍的距离、不能改变力的方向；货物提升的高度为 h ，则根据滑轮组的特点可知，拉力通过的距离为 2 h . 变式题 4 （ ’ 13 沈阳 ）如图所示，分别用定滑轮、动滑轮把重力相同的甲、乙两物体在相同时间内匀速提升相同的高度（不计机械自重和摩擦），则所用拉力 F 甲 ___ F 乙 （选填“ >” 、“ <” 或“ =” ），拉力做功 的功率 P 甲 ___ P 乙 （选填 “ >” 、“ <” 或“ =” ） . > = 【 解析 】 本题考查功率的计算 . 不计机械自重和摩擦，定滑轮不省力也不费力 F 甲 = G ，动 滑轮省力一半 F 乙 = G 所以 F 甲 > F 乙 ；将同一 物体提同样高度所做功相等，时间相等，所以功率也相等 . 类型五 机械效率的计算 【 命题解读 】 分析贵州近 3 年中考真题，机械效率考查 13 次，在填空题、实验题、计算题中考查，主要结合滑轮组和斜面等简单机械考查机械效率的计算 . 例 5 （ ’ 14 吉林 ）如图所示，用滑轮组将物体提升 2 m ，绳子末端所用的拉力是 250 N ，那么拉力所做的功是 ______J ； 如果适当增加物体的重力， 该滑轮组的机械效率将 _____. 1 000 增大 【 解析 】 滑轮组由 2 段绳子拉着，物体提升 2 m ，则绳子末端要上升 4 m ，则拉力所做的功是 W = Fs =250 N×4 m=1 000 J ， 由于额外功不变，如果适当增加物体的重力，有用功增加，则滑轮组的机械效率将增大 . 变式题 5 （ ’ 13 沈阳 ）如图所示，斜面长 1 m ，高 0.4 m ，用大小为 5 N 沿斜面向上的拉力 F ，将重 10 N 的铁块从底端 匀速拉到顶端，斜面的机械 效率为 ____ ；若仅使倾角 θ 逐渐增大，沿斜面向上的拉力 将逐渐 _____ （选填“增大”、 “不变”或“减小”），此斜面的 机械效率将逐渐 _____ （选填 “增大”、“不变”或“减小”） . 80 ％ 增大 增大 【 解析 】 本题考查机械效率的计算 . η = = 80%. 在粗糙程度相同时，斜面越陡，沿斜面的拉力越大，斜面的机械效率越高；斜面坡度越缓，越省力，越陡所需拉力越大 . 实验突破 实验一 探究杠杆的平衡条件 （ 2014 年：黔东南 19 题、毕节 36 题； 2013 年：六盘水 26 题（ 2 ）、遵义 33 题 ） 1. 让支点处于杠杆中央的目的（ 减小杠杆自身重对实验造成的影响 ） 2. 实验开始需调节杠杆在水平位置静止（ 方便读出杠杆的力臂 ） 3. 杠杆平衡螺母的调节（ 左高左调，右高右调 ） 4. 控制变量法的应用 5. 实验多次测量的目的（ 一次实验数据具有偶然性，多次实验结论才具有普遍性 ） 6. 测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆，测力计的示数的变化（ 测力计的示数将变大，因为拉力的力臂变小了 ） 7. 分析数据，总结平衡条件 8. 利用平衡条件调节杠杆平衡 9. 杠杆平衡条件的应用 实验结论 ：杠杆的平衡条件是动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂，即 F 1 L 1 = F 2 L 2 例 1 （ ’ 14 昆明 ）在探究“杠杆平衡条件”的实验中，采用了如图 1 所示的实验装置 . （ 1 ）调节杠杆平衡时，都应该使它在 _____ 位置平衡 . 根据图示杠杆所处的位置，应将平衡螺母向 ___ 调整（选填“右”或“左”） . （ 2 ）挂上钩码，正确调节使杠杆再次平衡 . 此时挂在杠杆上的钩码施加的动力、阻力方向恰好与杠杆 _____ ，挂钩码位置所对应的刻度值就等于 _____. （ 3 ）某小组同学在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码，同时调节平衡螺母使杠杆平衡，你认为他们的做法是 _______. 水平 左 垂直 力臂 错误的 （ 4 ）实验的结果如下表所示 . 动力 （ F 1 /N ） 动力臂 （ L 1 /cm ） 阻力 （ F 2 /N ） 阻力臂 （ L 2 /cm ） 3 6 6 3 2 5 5 2 4 2 2 4 3 6 9 2 3 4 2 6 4 4 2 8 甲同学分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是：动力 + 动力臂 = 阻力 + 阻力臂；乙同学分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是：动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂； 两个同学都认为自己是对的，对方是错误的，那么你认为他们中正确的应该是 ___ 同学 . 原因是 ___ 同学的结论仅从部分实验数据分析得到，不是所有实验数据都满足他总结的结论 . 乙 甲 （ 5 ）下列正在使用中的杠杆：用镊子取砝码、用扳手拧螺母、用钉锤拔钉子，属于费力的杠杆是 _____. 镊子 【 解析 】 （ 1 ）调节杠杆平衡时，都应该使它在水平位置平衡，使杠杆的重心落到支点，消除杠杆重对杠杆平衡的影响；杠杆右端低左端高，要使它在水平位置平衡，应将平衡螺母向左调节 . （ 2 ）对于直棒杠杆，如果力的方向与杠杆垂直，则力臂和支点与动力作用点之间的距离相等；如果力的方向与杠杆不垂直，则力臂小于支点与动力作用点之间的距离 . （ 3 ）在挂上钩码后，如果出现不平衡，不能再调节平衡螺母，应通过加减钩码或调节钩码的位置来使其平衡 . （ 4 ）乙同学通过 6 组实验结果，得出的实验结论是：杠杆平衡时：动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂（或 F 1 L 1 = F 2 L 2 ）．而甲同学仅仅通过前 3 组实验得出的结果，具有片面性和不正确性； （ 5 ）镊子是动力臂小于阻力臂的杠杆，是费力杠杆；而扳手和钉锤是动力臂大于阻力臂的杠杆，是省力杠杆 . （ 1 ）实验时让支点在杠杆的中央是为了 _______________________________ ； （ 2 ）实验时加减砝码应使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量 _____ ； 减小杠杆自身重对实验造成的影响 力臂 （ 3 ）如图 2 所示，实验时若 用弹簧测力计在 C 处竖直向上 拉，当弹簧测力计逐渐向右倾 斜时，使杠杆仍然在水平位置 平衡，则弹簧测力计的示数将 _____ （选填“变大”、“变小” 或“不变”），其原因是 _______________. 变大 拉力的力臂变小 【 解析 】 （ 1 ）实验时让支点在杠杆的中央是为了减小杠杆自身重对实验造成的影响； （ 2 ）当杠杆在水平位置平衡时，支点到力的作用点的距离就是力臂，这样便于测量力臂； （ 3 ）当弹簧测力计向右倾斜时，拉力的力臂变小，根据杠杆平衡条件可知拉力要变大 . 实验二 测滑轮组的机械效率 （ 2013 年安顺 15 题， 2012 年黔 东南州 19 题 ） 1. 实验原理（ η = ×100% ） 2. 测量器材（ 弹簧测力计和刻度尺 ） 3. 弹簧测力计拉动方式（ 匀速竖直向上运动，保证拉力等于弹簧测力计的示数 ） 4. 滑轮组绕线 5. 绳子自由端移动的距离和物体上升高度的关系（ 看有几段绳子吊着动滑轮，有几段绳子自由端就费几倍的距离 ） 6. 滑轮组机械效率的影响因素及大小判断（ 滑轮组的机械效率与绳子重、滑轮自身重、摩擦力的大小和所吊货物自身的重力有关；其他条件相同情况下，滑轮越重，额外功越多，机械效率越低；所吊的货物越重，有用功越多，机械效率越高 ） 7. 控制变量法的使用 （ 1 ）控制滑轮组的重力或数量相同，通过改变所吊钩码的数量，来探究滑轮组的机械效率与所吊重物的大小关系 （ 2 ）控制滑轮组所吊起钩码数量相同，通过改变滑轮组的重力或数量，来探究滑轮组的机械效率与滑轮的重力和数量的关系 8. 在该实验中，克服物体自身重力所做的功为有用功（ W 有 = Gh ） 9. 在该实验中，绳子自由端拉力做的功是总功（ W 总 = Fs ） 10. 机械效率的计算 11. 分析实验数据是否正确 例 2 某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示 , 实验装置如图 3 所示 . 实验次数 物理量 1 2 3 钩码重 G /N 4 4 6 钩码上升高度 h /m 0.1 0.1 0.1 绳端拉力 F /N 1.8 1.6 2.4 绳端移动距离 s /m 0.3 0.4 机械效率 η 74.1% 62.5% （ 1 ）实验中应沿竖直方向 _______________ 拉动弹簧测力计 , 使钩码上升 . （ 2 ）通过表中数据可分析出第 2 次实验是用图 ___ （选填“甲”或“乙”）所示装置做的实验 . （ 3 ）通过第 1 次实验和第 2 次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率 _____ （选填“越高”、“不变”或“越低”） . 匀速（匀速直线） 乙 越低 （ 4 ）小组同学再用第 1 次实验中使用的装置做第 3 次实验，表中第 3 次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离 s =____m ，机械效率 η= ______. （ 5 ）比较第 1 次实验和第 3 次实验可得出结论：使用同一滑轮组 ____________________________ __________. 0.3 提升的重物越重，滑轮组的机械 83.3 ％ 效率越高 【 解析 】 （ 1 ）实验中应该沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计使物体向上做匀速直线运动 . （ 2 ）图甲的滑轮组有 3 股绳子承重，绳子自由端通过的距离是钩码上升高度的 3 倍；图乙的滑轮组有 4 股绳子承重，绳子自由端通过的距离是钩码上升高度的 4 倍 . 分析表中数据可知，第 2 次实验绳端移动的距离正好是钩码上升高度的 4 倍，而乙图绳子自由端通过的距离是钩码上升高度的 4 倍，所以第 2 次实验使用的是乙图的装置 . （ 3 ）由表中数据可知，第 1 次实验时绳端移动 的距离正好是钩码上升高度的 倍，所以 它使用的是甲滑轮组 , 而第 2 次实验使用的是乙滑轮组 . 显然 , 甲滑轮组动滑轮的个数少 , 动滑轮质量小 , 重力小 , 而两次实验钩码重、物体上升高度等都不变 , 所以探究的是机械效率与动滑轮个数 ( 质量 ) 的关系 . 实验中 , 第 1 次实验使用的甲滑轮组动滑轮个数少 ( 质量小 ), 其机械效率较大 , 所以通过这两组实验可得 : 使用不同的滑轮组提升相同的重物时 , 动滑轮的个数越多 ( 动滑轮的质量越大 ), 滑轮组的机械效率越低 . （ 4 ）使用第 1 次实验使用的甲滑轮组做实 验 时，绳端通过的距离是钩码上升高度的 3 倍，所以绳端移动距离 s =3 h =3×0.1 m=0.3 m ，有用功是 W 有 = Gh =6 N×0.1 m=0.6 J ，总功是 W 总 = Fs =2.4 N×0.3 m=0.72 J ，所以机械效率 η= . （ 5 ）第 1 次实验和第 3 次实验使用的滑轮组相同，动滑轮的重力和摩擦力一样，只有钩码的重力不同，所以探究的是机械效率与提升重物的重力的关系 . 而实验中，第 1 次的物重小、机械效率小，第 3 次的物重大，机械效率也大，故可得出结论：使用同一滑轮组，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高 . （ 1 ）第 1 次实验和第 3 次实验中，第 3 次实验的机械效率较 ___ ，这是因为两次实验中所做额外功 _____ ，而第 3 次实验所做有用功较 ___. （ 2 ）通过实验，请你提出提升滑轮组机械效率的两种方法：① _______________ ；② _____________________________________________. 高 相同 多 增加重物的重力 减轻动滑轮的重力（减小绳子与滑轮间的摩擦 力） 【 解析 】 （ 1 ）第 1 次实验的机械效率为 74.1% ，第 3 次实验的机械效率为 83.3 ％，第 3 次实验的机械效率较高，由于第 1 次和第 3 次使用的是同一滑轮组，所以额外功相同，物体上升的高度相同，第 3 次实验物体重力大于第 1 次，所以第 3 次实验所做的有用功较多； （ 2 ）由公式 ×100 ％可知，当 W 有 一定时 , 额外功 ( W 额 ) 越小，则机械效率越大，因此设法减小额外功可以提高机械效率 . 如减小动滑轮的质量、加润滑油以减小摩擦、用轻质材料做机械等 , 都可以不同程度地减小额外功 , 提高机械效率 . 当额外功一定时 , 有用功越大 , 机械效率越大 , 因此增大有用功可以提高机械效率 , 如增加物重可以提高滑轮组的机械效率 . 针对训练 （ ’ 14 连云港 ）用如图 4 所示装置测量动滑轮的机械效率 . 实 验时，竖直向上的匀速拉动 弹簧测力计，使挂在动滑轮 下面的钩码缓缓上升 . 实验 数据如下表 . 序号 ① ② ③ 动滑轮重力 G 动 /N 0.1 0.1 0.2 钩码重力 G /N 1 2 2 钩码上升高度 h /m 0.2 0.2 0.2 绳的拉力 F /N 0.6 1.1 1.2 绳自由端移动距离 s /m 0.4 0.4 0.4 机械效率 η 83.3% 83.3% （ 1 ）第②次实验时，测得动滑轮的机械效率约为 _______. （ 2 ）分析表中数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将 _____ ；提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将 _____. （选填“增大”、“减小”或“不变”） （ 3 ）分析表中数据可知， , 可能 的原因是： _______________________________. 滑轮与轮轴间有摩擦、绳子有重力 90.9% 增大 减小 【 解析 】 （ 1 ）由题表中实验数据可知，第②次实验时，动滑轮的机械效率： （ 2 ） 由表中实验序号为①②的实验数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将增大；由表中实验序号为②③的实验数据可知，提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将减小 . （ 3 ）由于滑轮与轮轴间存在摩擦、缠绕滑 轮组的绳子有重力，因此 .